JP2004275504A - Automatic alignment device for ophthalmologic examination apparatus and ophthalmologic examination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科検査装置、特に測定光学系の被検眼に対するアライメント制御を必要とする眼科検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、眼科検査装置は、被検眼眼球と装置測定系との位置合わせ(アライメント又はセンターリング)を必要とするものが多かった。この種の位置合わせを行うシステムとしては、装置自体にアライメント状態に係る判定機能や位置制御機能を組み込んだシステムが多く知られている。
【0003】
例えば、特許文献1には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜面での反射像の変位方向を検知する検知手段に基づき測定系の位置の移動を制御する位置調整装置が開示されている。
【0004】
また、特許文献2には、被検眼の眼圧を測定する眼圧測定装置において、角膜反射光によりアライメント状態を検出する手段に基づき測定系の可動部を3次元的に移動して制御する眼圧計が開示されている。
【0005】
特許文献3には、前房内の蛋白質濃度を測定する眼科測定装置において、光電変換素子からの出力信号を処理することにより測定系と被検眼とのアライメント状態の適否を判定表示する装置が開示されている。
【0006】
特許文献4には、角膜細胞撮影装置において、検出センサの出力信号に基づきXYアライメント検出回路を介して測定系が被検眼の角膜に対してアライメントされるように装置本体を駆動する装置が開示されている。
【0007】
特許文献5には、眼球顕微鏡装置において、前眼部映像にアライメントサークルを表示する手段を備え、眼球面からの反射光点を利用して被検眼に対する顕微鏡光軸の位置合わせを行う装置が開示されている。
【0008】
特許文献6には、角膜内皮細胞を観察する眼球撮像装置において、テレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段と、このゲート手段を介した角膜反射信号の処理に基づき装置全体を移動調節して、被検眼の眼球に対する位置決めを自動的に行う装置が開示されている。
【0009】
特許文献7には、TVカメラの信号出力に基づきXY方向位置検出回路を介して移動機構を駆動し、角膜内皮細胞の撮影系を被検眼に対して位置決めを行う角膜撮影装置が開示されている。
【0010】
【特許文献1】
特開昭62−19150号公報
【特許文献2】
特開平01−300928号公報
【特許文献3】
特開平03−264044号公報
【特許文献4】
特公平07−121255号公報
【特許文献5】
特開平06−160727号公報
【特許文献6】
特許第2607216号公報
【特許文献7】
特許第2608852号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献3に開示された装置では、アライメント状態の適否は機械で判定できても、装置の位置決めは検者(医師や看護士、検査員等の医療スタッフ)の手動によらねばならない。このため、機械操作が面倒であると共に、手動による位置決め操作では検者の技量によって測定値にばらつきが生じてしまう問題があり、画像観察の用途では良好な画像を短時間の内に得難いといった問題がある。
【0012】
一方、特許文献1,2,4,5,6,7に開示された装置では、被検眼に対する機械の位置決めが自動的に行われるために、手動操作にまつわる面倒が無く機械の操作性や測定精度の向上も期待されるが、以下の問題がある。
【0013】
すなわち、いずれの装置もXY方向の単純な機械制御によって体積や重量を有する測定系本体を移動調節させているために、眼球に対する測定系の位置決め制御を精度良く実行することが困難である。
【0014】
特に、特許文献6に開示された装置では、測定系を移動調節するために、一定周波数で変調されたスポット光源と同期検波の利用、またテレビ画像の所定区画に対応して開くゲート手段を介して信号処理を行う具体的な回路方式等を提示している。
【0015】
しかし、特許文献6の装置では、XY移動機構の制御は依然として単純な方向制御に依存しているために、眼球と装置の光軸が合致したところで光学系本体を精度良く停止させることが困難で、移動部分の重量によっては停止位置を通り過ぎることを繰り返して制御時にハンチング現象を生じる可能性もある。
【0016】
一方、特許文献1,2,4,5,7に開示された装置では、モータ制御の切替スイッチ(特許文献1)、アライメント用の受光素子(特許文献2)、XYアライメント検出回路(特許文献4)、フリッカー検出装置(特許文献5)またはXY方向位置検出回路(特許文献7)を提示しているが、XY方向の単純な自動的な方向制御を開示しているだけであり、眼球に対する測定系の位置決め精度を向上させるための具体的な制御方式については開示していない。
【0017】
例えば、近年発展した眼科検査装置として、被検眼前房内の蛋白質濃度を測定するためのレーザフレアメータとも称せられる眼科検査装置(特許文献3参照)がある。この種の装置では、被検眼の前房に対して斜め方向からレーザ光を投光して微弱な散乱光を斜め方向から検出するという独特な光学構成を必要とする。
かつ、角膜や虹彩からの不要な迷光を避ける必要があるために、測定に際しては被検眼と装置との位置合わせを非常に正確に行わねばならない。よって、従来からの方向制御機構をそのまま採用しても、従来の自動位置決めによる精度では測定の精度や安定性を十分に満足いくほど向上させることは困難であった。
【0018】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めによる精度を向上させ、測定の精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上可能な技術を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明では、被検眼の前眼部からの反射光を受ける受光部の受光位置に対応して予め定めたアライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けで、受光位置を位置決定点へ一致させるように自動的に測定光学系の移動を行わせる。このときの重み付けは、受光位置の位置決定点への測定光学系の移動速度に反映され、受光位置が位置決定点へ近づくにつれ測定光学系の移動速度が調節され、好ましくは遅くなるように制御が行われる。
【0020】
よって、位置決定点近傍では、測定光学系の移動速度が遅く、受光位置はゆっくりと移動して近づくため、位置決定点に対して受光位置を高精度に位置決めできるものである。一方、位置決定点から受光位置が遠いと、測定光学系の移動速度が速く、受光位置は位置決定点へ向けて高速で移動するため、位置決めまでの時間を短縮することができ、さらには一点を凝視している被検者の負担を軽減することができるものである。
【0021】
さらに、眼球運動が生じて被検眼の前眼部が急速に移動しても、それに対応して受光位置を位置決定点へ一致させる位置合わせが自動的に追従制御されるので、高精度の位置合わせが良好に維持されるものでもある。
【0022】
上記目的を達成するために本発明の眼科検査装置用オートアライメント装置にあっては、
被検眼の前眼部に被検眼の正面から照明光を照射する照明光源と、
前記照明光が前眼部で反射した反射光を受光する受光部と、
被検眼の眼球光軸に垂直な受光面における前記反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、
前記受光部の前記反射光の受光位置信号に基づき前記固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、
前記演算手段の出力信号に基づいて前記受光位置が前記位置決定点に近づくにつれ前記所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら前記受光位置を前記位置決定点へ一致させるように測定光学系を自動的に移動する移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0023】
この構成では、固有値出力手段が提供する数値データの所定の重み付けによって、移動制御手段が測定光学系の移動を受光位置が位置決定点に近づくにつれ移動速度を調節しながら、好ましくは遅くしながら行うために、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や信頼性及び操作性を向上することができる。
【0024】
また、受光位置が位置決定点から遠いと、移動制御手段が測定光学系の移動を高速で行うことが可能で、位置決めまでの時間を短縮することができ、一点を凝視している被検者の負担を軽減することができる。
【0025】
加えて、前記移動制御手段によって前記受光位置が前記位置決定点へ略一致した時に、被検眼の眼球光軸方向での所定の位置決定を行うように測定光学系を自動的に前記光軸方向に対して移動する光軸方向移動制御手段を備えたことが好適である。
【0026】
この構成では、被検眼の眼球光軸との垂直面でのアライメントが完了した後に、被検眼の眼球光軸方向でのアライメントの調整を図るので、最終的な被検眼の眼球光軸方向のみでの測定光学系の移動で3次元アライメントが完成でき、位置決めまでに短時間であると共に精度も向上することができる。
【0027】
本発明の眼科検査装置にあっては、
上記の眼科検査装置用オートアライメント装置と、
前記眼科検査装置用オートアライメント装置によってアライメントが定められた後に測定を行う測定光学系と、を備えたことを特徴とする。
【0028】
この構成では、受光位置を位置決定点へ一致させる位置決め精度が十分向上し、ひいては測定の精度や再現性、信頼性及び操作性を向上することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図1〜図7を参照して、実施の形態について説明する。
【0030】
図1は本実施の形態に係るレーザフレアメータ(以下、LFMと称す)の概略構成図である。本実施の形態では、LFMを眼科検査装置の一例として説明を進める。
【0031】
図1において、被検者の眼球である被検眼1が示されており、被検眼1に対向してLFMの測定光学系2が配置されている。
【0032】
測定光学系2は、概略、投光系光軸3、受光系光軸4、被検眼1の眼球光軸に平行するLFMの装置本体の光軸(中心軸)5に分けた光路で構成されている。
【0033】
例えば、投光系光軸3の中心軸の光軸5に対する設定角度は30度に設定される。一方、受光系光軸4の中心軸の光軸5に対する設定角度は40度に設定される。
【0034】
次に、LFMの投光系について説明する。投光系は、レーザ光源6から発せられたレーザ光がレンズ7、ガルバノミラー8、ミラー9、レンズ10を介して投光系光軸3に沿って被検者の被検眼1の前房内に投光される。
【0035】
ガルバノミラー8は、ガルバノメータ8Mによって駆動され、レーザビームを前房内で微細に1次元的に走査するためのものである。
【0036】
被検眼1の前房内に存在する蛋白質からの散乱光は、受光系光軸4に沿ってレンズ11,12、マスク13を介して光電子増倍管等の光電検出器14で検出される。光電検出器14の受光面の前面にはレーザ光源6の波長に対応したフィルタ15が配置される。
【0037】
光電検出器14からの出力信号は、フレア計測用信号処理回路16に供給される。フレア計測用信号処理回路16では、散乱光の出力信号から蛋白質濃度が計算され、表示制御回路17を介して表示装置(液晶モニタ)18に測定結果が表示される。
【0038】
表示制御回路17は、後に説明するアライメント用信号処理回路19との間で各種制御信号のやり取りも行うものである。
【0039】
一方、中心軸の光軸5に沿った光学構成に関しては、照明光源(赤外LED)20からの照明光が、レンズ21、分割ミラー(ハーフミラー)22、レンズ23を介して被検眼1の前眼部に照射される。
【0040】
ちなみに、被検眼1の視線方向を定めるために、照明光源20またはレンズ21の近傍に、被検眼1が凝視するための固視標(不図示)を設けることが可能である。
【0041】
そして、照明光源20からの反射拡散光に基づく被検眼1の前眼部像は、光軸5上で、レンズ23、分割ミラー22を介した後、レンズ24によって受光部を構成するCCDカメラ25の受光面上に結像される。CCDカメラ25の受光面の前面には、外乱光の影響を低減するために、照明光源20の赤外LEDの波長に対応した赤外フィルタ26が配置される。
【0042】
さらに、レーザ光源6による被検眼1の角膜からの直接反射光は、補助光学系によって検出され、そのために投光系光軸3に対称的な検出角度(本実施の形態では光軸5に対して30度)をもって設定された光軸3Sが想定されている。すなわち、レーザ光源6の角膜からの反射光は、光軸3Sに沿ってレンズ27を介して導かれ、フォトダイオード28で検出される。フォトダイオード28の受光面の前面には、レーザ光源6の波長に対応したフィルタ29が配置される。
【0043】
フォトダイオード28は、2分割型のフォトダイオード等で構成され、受光面に入射する角膜反射の光量比率から、被検眼1の角膜頂点と測定光学系2との間の距離(Z軸方向)を判定するためのものである。
【0044】
ここで、フォトダイオード28と光電検出器14とは、それぞれレーザ光源6の反射光又は散乱光を検出するが、それぞれの測光部位は被検眼1の角膜表面と前房内となるように微妙な観察方向の違いをもって光学的に設定される。
【0045】
ところで、LFMの測定において、レーザ光源6からのレーザビームは常に被検眼1の前房内で所定の探索領域に照射される必要があり、仮に被検眼1と測定系との間にずれが生じると、角膜反射や虹彩反射など不要な迷光成分が検出信号に混入して測定誤差を生じてしまう。したがって、従来、LFMの測定操作は検者にとっても被検者にとっても非常にデリケートな難しい手技となっていた。
【0046】
この問題を解決するために、本実施の形態に係るLFMでは、CCDカメラ25の出力信号と、フォトダイオード28の出力信号を利用した測定光学系2の位置制御(オートアライメント装置)が採用されている。
【0047】
すなわち、CCDカメラ25及びフォトダイオード28からの出力信号は、アライメント用信号処理回路19に入力され、測定光学系2の位置制御のための演算がなされると共に、その演算結果はモータ制御系に出力され、自動的な位置調整のために利用される。
【0048】
図2は測定光学系2の位置制御を自動的に行うためのアライメント用信号処理回路19の内部をより詳細に示したブロック図である。
【0049】
CCDカメラ25から出力された映像信号は、同期分離回路30によって同期信号の分離がなされ、その出力は表示回路系その他回路の同期制御のために使用される。
【0050】
一方、CCDカメラ25からの映像信号は、A/D変換回路31X,31Yに入力され、デジタルデータに変換された後に信号処理が行われる。
【0051】
図2においては、A/D変換回路31X,31Y以降、同様な回路形式が2系統備えられており、それらは映像信号のX方向(水平方向)とY方向(垂直方向)とに対応した信号処理を行うためのものであり、それぞれ符号X,Yで参照している。
【0052】
A/D変換回路31X,31Yの出力は、比較回路32X,32Yを介して基準値発生回路33X,33Yのデータと比較され、加算平均回路34X,34Yに供給される。
【0053】
加算平均回路34X,34Yは、アドレスカウンタ35X,35Yで制御されるメモリ回路(ROM)36X,36Yの出力データを比較回路32X,32Yの出力するデータ領域において加算平均することで、CCDカメラ25で捕らえた被検眼1の前眼部像(受光位置)が表示画像領域中のどこに存在するかを、表示画像領域に予め設定した位置決定点(画像中心)からの所定の重み付けに応じて数値化する演算手段である。
【0054】
アドレスカウンタ35X,35YとROM36X,36Yは、両者で固有値出力手段を形成するものであり、加算平均回路34X,34Y等も含めてCPU(マイクロプロセッサ)やPLD(プログラマブル・ロジック・デバイス)等で置き換えて設計することもできる。
【0055】
加算平均回路34X,34Yから出力された数値データは、極性判定回路37X,37Yを介して正負の方向判定を行い、続くモータ駆動回路38X,38Yを制御することで、測定光学系2の位置調整用のモータ39X,39Yを駆動する。
【0056】
また、加算平均回路34X,34Yの出力は、D/A変換回路40X,40Yを介してアナログ量に変換され、PWM回路(パルス幅変調回路)41X,41Yを経由して、モータ駆動回路38X,38Yを制御する。加算平均回路34X,34Yの出力データに基づきPWM制御を行うことで、被検眼1の前眼部像の表示画像領域中での位置に応じてモータの駆動パワーを調整することができる。
【0057】
さらに、D/A変換回路40X,40Yの出力信号は、XY領域判定回路42に供給され、被検眼1の前眼部像が表示画像中において所定の範囲内に存在するか判断され、位置決定点である画像中心に近接(略一致)した条件においてZ軸方向(中心軸の光軸5の方向)の制御が行われることとなる。
【0058】
すなわち、分割型フォトダイオード28からの出力信号は、演算回路43において2分割センサに関する検知光量の比率計算等によりZ方向の位置データに換算される。
【0059】
続くZ軸制御判定回路44は、XY領域判定回路42の出力結果も勘案してZ方向の駆動制御を行うかどうかを判定し、モータ駆動回路45を介してZ軸の移動調節用モータ46の制御を行う。
【0060】
この種の3次元的な位置制御に関して被検眼1の眼球固視微動等による影響は、XY軸方向に高速に頻繁に現れ、測定系の種類によってはZ軸方向よりもXY軸方向の追従補正が困難であった。したがって、本実施の形態では、固有値出力手段やPWM制御等の回路技術がXY軸方向の制御において複雑かつ効果的に採用され、一方、Z軸方向の制御系はより単純な構成として実現されている。
【0061】
図3は固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。図3において、符号47はCCDカメラ25の出力する表示画像領域の外枠に対応するものである。外枠47内には位置決定点である画像中心を基準に仮想的にX軸、Y軸が設定されているものとする。
【0062】
図3(a)はX軸(水平)方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図3(b)はY軸(垂直)方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【0063】
図3においては、位置決定点である画像中心から外側に向かって同心円状に3段階に、±1〜±3までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。
【0064】
これら数値データを、X方向とY方向とでそれぞれ個別に被検眼1の前眼部像(角膜像)に対応した画像の局所領域で加算平均処理することで、モータ駆動回路38X,38Yの方向設定と、パワー設定と、の両者に利用することができる。
【0065】
具体的には、方向設定は、重み付けの「+」,「−」で方向が定められており、XY方向いずれにおいても、測定光学系2は「−」の重み付けでXY方向の負の方向に移動し、「+」の重み付けでXY方向の正の方向に移動する。また、パワー設定は、1〜3までの重み付けの値でパワーが定められており、画像中心から離れる程、その重み付けの値が大きな値になる。よって、画像中心近傍ではパワーは「1」で小さく、モータ駆動速度が遅く、測定光学系2はゆっくりと移動する。これに対し、画像中心から離れると、パワーは「3」と大きくなり、モータ駆動速度が速く、測定光学系2は高速で移動する。
【0066】
図4はCCDカメラ25で捕らえた被検眼1の前眼部像が図3のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【0067】
被検眼1の前眼部像48は、まず図4(a)では画像の右上(A,B)=(+3,+3)の領域に存在し、続く図4(b)ではY軸を跨いで左上側(A,B)=(−2,+2)の位置、図4(c)では画像中心に近づき(A,B)=(−1,+1)の位置に移り、最終的に図4(d)では移動速度をゆっくりとして(A,B)=(±0,±0)の画像中心に収束し、被検眼1の角膜中心が位置決めされる。
【0068】
つまり、図4の被検眼1の角膜中心の位置決めの軌跡は、図3の重み付けにより、X軸又はY軸を跨いで揺れるようにしながら徐々に小さくなる波を描き、画像中心へ収束することとなる。
【0069】
これら図4(a)〜(d)に示した画像の変化は、X方向、Y方向それぞれの位置調整用モータの駆動により短時間の内に行われるが、モータの回転方向と共に駆動パワーを先の図3に示す所定の重み付けによって調整しながら自動制御される。
【0070】
このため、前眼部像48が画像中心に合致した場合は、最終的にゆっくりとした速度で画像中心に近づくので中心部を行き過ぎることなく極めて正確にモータを停止させることができる。
【0071】
また、この図3、図4の場合には、XY方向の内いずれか一方が遠ければ、XY方向の遠方を制御するパワーも大きくなるので、装置と被検眼1とのアライメントが大きくはずれた場合には、測定光学系2の移動速度を高速化できる。したがって、付随的な眼球運動に対しても即座に前眼部像48を画像中心に位置決めさせるように、自動的に重み付けに応じて移動を行うので、迅速かつ正確に追随でき、測定光学系2を極めて精度良く眼球内の探索領域に位置決めすることができる。
【0072】
なお、図3と図4では、±1〜±3という数値データを同心円状の重み付け範囲で定めた単純な設定を仮定して模式的に示したが、実際の装置設計では駆動される測定系の重量バランスやモータの駆動特性に応じてより複雑な数値データが固有値として設定され、演算に利用されることは勿論である。
【0073】
例えば、他の例として、図5と図6に示すような重み付けによる制御も可能である。
【0074】
図5(a)はX軸(水平)方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示し、図5(b)はY軸(垂直)方向の制御に対する重み付けの数値データを模式的に示している。
【0075】
図5においては、X軸方向についてはX軸方向に向かって6段階に、−3〜+3までの重み付けで数値データが固有値として設定されており、Y軸方向についてはY軸方向に向かって6段階に−3〜+3までの重み付けで数値データが固有値として設定されている。それらにより表示画像領域中で所定の重み付けを有する数値データとして予め設定提供されている。この場合においても、画像中心近傍ではモータ駆動のパワーは小さく、画像中心から離れるとモータ駆動のパワーは大きくなる。
【0076】
図6はCCDカメラ25で捕らえた被検眼1の前眼部像が図5のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【0077】
被検眼1の前眼部像48は、まず図6(a)では画像の右上(A,B)=(+3,+3)の領域に存在し、続く図6(b)では同じく右上側(A,B)=(+2,+2)の位置、図6(c)では画像中心に近づき(A,B)=(+1,+1)の位置に移り、最終的に図6(d)では移動速度をゆっくりとして(A,B)=(±0,±0)の画像中心に収束し、被検眼1の角膜中心が位置決めされる。
【0078】
つまり、図6の被検眼1の角膜中心の位置決めの軌跡は、図5の重み付けにより、角膜中心と画像中心とを結ぶ直線上を移動して、画像中心へ収束することとなる。
【0079】
よって、図5、図6の場合には、画像中心への直線的な移動によって画像中心へ向かうので、最短距離の移動で済み、移動にかかる時間を短縮できる。
【0080】
次に、図7を用いて測定光学系2の位置制御を行う機構について説明する。図7はXYZ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【0081】
被検者は、装置に付属した顎台49及び額当て50を介して頭部を支えて、被検眼1を測定光学系2に対向させることになる。装置の移動台51は、架台部52の上に構成され、ジョイスティック53によって測定光学系2の粗動が可能である。
【0082】
一方、被検眼1に対する測定光学系2の位置決めと微調整は、レール54X,54Y,54Zを介して、上述した自動的な位置決め制御によって測定光学系2をXYZ軸の3次元方向に移動することによって行われる。
【0083】
これら3方向の動作は、モータ39X,39Y,46とそれぞれに接続されたギア55X,55Y,55Zの働きによるが、モータの制御は図2に示したような信号処理回路を介して行うことにより、眼球運動があっても常に精度の高い自動追従が達成される。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測定光学系の被検眼に対する自動位置決めを行う際の精度を向上させ、検査装置としての測定精度や再現性、信頼性及び操作性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係るレーザフレアメータを示す概略構成図である。
【図2】実施の形態に係るアライメント用信号処理回路の内部を説明するブロック図である。
【図3】実施の形態に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図4】実施の形態に係る被検眼の前眼部像が図3のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図5】実施の形態の他の例に係る固有値出力手段の提供する数値データを示す図である。
【図6】実施の形態の他の例に係る被検眼の前眼部像が図5のモータ駆動制御によって移動して行く様子を模式的に描いた説明図である。
【図7】実施の形態に係るXYZ方向の位置制御機構を示した概略図である。
【符号の説明】
1 被検眼
2 測定光学系
3 投光系光軸
3S 光軸
4 受光系光軸
5 光軸
6 レーザ光源
7 レンズ
8 ガルバノミラー
8M ガルバノメータ
9 ミラー
10 レンズ
11,12 レンズ
13 マスク
14 光電検出器
15 フィルタ
16 フレア計測用信号処理回路
17 表示制御回路
18 表示装置
19 アライメント用信号処理回路
20 照明光源
21 レンズ
22 分割ミラー
23 レンズ
24 レンズ
25 CCDカメラ
26 赤外フィルタ
27 レンズ
28 分割型フォトダイオード
29 フィルタ
30 同期分離回路
31X,31Y A/D変換回路
32X,32Y 比較回路
33X,33Y 基準値発生回路
34X,34Y 加算平均回路
35X,35Y アドレスカウンタ
36X,36Y ROM
37X,37Y 極性判定回路
38X,38Y モータ駆動回路
39X,39Y,46 モータ
40X,40Y D/A変換回路
42 XY領域判定回路
43 演算回路
44 Z軸制御判定回路
45 モータ駆動回路
47 外枠
48 前眼部像
49 顎台
50 額当て
51 移動台
52 架台部
53 ジョイスティック
54X,54Y,54Z レール
55X,55Y,55Z ギア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ophthalmic examination apparatus, and more particularly to an ophthalmic examination apparatus that requires alignment control of a measurement optical system with respect to an eye to be examined.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many ophthalmic examination apparatuses require alignment (alignment or centering) between an eye to be inspected and an apparatus measurement system. As a system for performing this type of alignment, many systems are known in which a determination function and a position control function relating to an alignment state are incorporated in the apparatus itself.
[0003]
For example,
[0004]
[0005]
[0006]
Patent Literature 4 discloses an apparatus for driving a main body of a corneal cell imaging apparatus such that a measurement system is aligned with a cornea of an eye to be examined via an XY alignment detection circuit based on an output signal of a detection sensor. ing.
[0007]
[0008]
Patent Literature 6 discloses an eyeball imaging apparatus for observing corneal endothelial cells, in which gate means that opens corresponding to a predetermined section of a television image and movement and adjustment of the entire apparatus based on processing of a corneal reflection signal through the gate means. Thus, an apparatus for automatically positioning a subject's eye with respect to an eyeball is disclosed.
[0009]
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-62-19150
[Patent Document 2]
JP-A-01-300929
[Patent Document 3]
JP-A-03-264044
[Patent Document 4]
Japanese Patent Publication No. 07-112255
[Patent Document 5]
JP 06-160727 A
[Patent Document 6]
Japanese Patent No. 2607216
[Patent Document 7]
Japanese Patent No. 2608852
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the device disclosed in
[0012]
On the other hand, in the devices disclosed in
[0013]
That is, since all the devices move and adjust the measurement system main body having a volume and a weight by simple mechanical control in the XY directions, it is difficult to accurately control the positioning of the measurement system with respect to the eyeball.
[0014]
In particular, in the device disclosed in Patent Document 6, in order to move and adjust the measurement system, a spot light source modulated at a constant frequency and synchronous detection are used, and a gate means that opens corresponding to a predetermined section of a television image is used. A specific circuit method or the like for performing signal processing is presented.
[0015]
However, in the device of Patent Document 6, since the control of the XY moving mechanism still depends on simple direction control, it is difficult to stop the optical system body accurately when the eyeball and the optical axis of the device match. Depending on the weight of the moving part, the hunting phenomenon may occur during the control by repeatedly passing the stop position.
[0016]
On the other hand, in the devices disclosed in
[0017]
For example, as an ophthalmic examination apparatus developed in recent years, there is an ophthalmic examination apparatus (refer to Patent Document 3) also referred to as a laser flare meter for measuring a protein concentration in an anterior chamber of a subject's eye. This type of device requires a unique optical configuration in which a laser beam is projected from the oblique direction to the anterior chamber of the eye to be detected and weak scattered light is detected from the oblique direction.
In addition, since it is necessary to avoid unnecessary stray light from the cornea and the iris, the position of the eye to be inspected and the device must be very accurately adjusted at the time of measurement. Therefore, even if the conventional direction control mechanism is used as it is, it has been difficult to improve the accuracy and stability of the measurement by the conventional automatic positioning to a sufficiently satisfactory degree.
[0018]
The present invention has been made in view of the above prior art, and aims to improve the accuracy of automatic positioning of the measurement optical system with respect to the subject's eye, thereby improving measurement accuracy, reproducibility, reliability, and operability. It is to provide a technology that can be improved.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the position of the light receiving position is determined by a predetermined weighting according to a distance from a position determination point at which the predetermined alignment is completed corresponding to the light receiving position of the light receiving unit that receives the reflected light from the anterior segment of the subject's eye. The measurement optical system is automatically moved so as to match the determined point. The weighting at this time is reflected in the moving speed of the measuring optical system to the position determining point of the light receiving position, and the moving speed of the measuring optical system is adjusted as the light receiving position approaches the position determining point, and is preferably controlled to be slower. Is performed.
[0020]
Therefore, in the vicinity of the position determination point, the moving speed of the measuring optical system is slow, and the light receiving position moves slowly and approaches, so that the light receiving position can be positioned with high accuracy with respect to the position determining point. On the other hand, if the light receiving position is far from the position determination point, the moving speed of the measuring optical system is high, and the light receiving position moves at a high speed toward the position determination point, so that the time until positioning can be shortened. This can reduce the burden on the subject who is staring at.
[0021]
Furthermore, even if eye movement occurs and the anterior segment of the subject's eye moves rapidly, the positioning for matching the light receiving position to the position determination point is automatically controlled in accordance with the movement. The alignment is also maintained well.
[0022]
In order to achieve the above object, in the automatic alignment device for an ophthalmic examination device of the present invention,
An illumination light source that irradiates illumination light to the anterior segment of the subject's eye from the front of the subject's eye,
A light-receiving unit that receives the reflected light reflected by the anterior segment of the illumination light,
For the light receiving position of the reflected light on the light receiving surface perpendicular to the optical axis of the eyeball of the eye to be examined, eigenvalue output means for providing numerical data given a predetermined weighting according to a distance from a position determination point at which alignment is completed,
A calculating means for averaging numerical data of the eigenvalue output means based on a light receiving position signal of the reflected light of the light receiving unit,
As the light receiving position approaches the position determining point based on the output signal of the calculating means, the measuring optical system adjusts the moving speed in accordance with the predetermined weighting so that the light receiving position matches the position determining point. Movement control means for automatically moving.
[0023]
In this configuration, the movement control means performs the movement of the measuring optical system by adjusting the moving speed as the light receiving position approaches the position determination point, preferably while slowing the movement, by the predetermined weighting of the numerical data provided by the eigenvalue output means. Therefore, the positioning accuracy for matching the light receiving position to the position determination point is sufficiently improved, and the accuracy, reliability, and operability of the measurement can be improved.
[0024]
In addition, when the light receiving position is far from the position determination point, the movement control means can move the measurement optical system at a high speed, thereby shortening the time until positioning, and the subject staring at one point. Burden can be reduced.
[0025]
In addition, when the light receiving position substantially coincides with the position determination point by the movement control means, the measurement optical system is automatically set in the optical axis direction so as to determine a predetermined position in the optical axis direction of the eyeball of the subject's eye. It is preferable to include an optical axis direction movement control means that moves with respect to.
[0026]
In this configuration, after the alignment of the eye to be inspected in the vertical plane with the optical axis of the eye is completed, the alignment of the eye to be inspected is adjusted in the optical axis direction of the eye. The three-dimensional alignment can be completed by moving the measuring optical system, and the accuracy can be improved in a short time until positioning.
[0027]
In the ophthalmic examination apparatus of the present invention,
An auto-alignment device for the above ophthalmic examination device,
A measurement optical system for performing measurement after the alignment is determined by the auto-alignment device for the ophthalmic examination apparatus.
[0028]
With this configuration, the positioning accuracy for matching the light receiving position to the position determination point is sufficiently improved, and the accuracy, reproducibility, reliability, and operability of the measurement can be improved.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. An embodiment will be described with reference to FIGS.
[0030]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser flare meter (hereinafter, referred to as LFM) according to the present embodiment. In the present embodiment, description will be given with LFM as an example of an ophthalmic examination apparatus.
[0031]
FIG. 1 shows a subject's
[0032]
The measuring
[0033]
For example, the set angle of the center axis of the light projecting system
[0034]
Next, the light projection system of the LFM will be described. In the light projecting system, the laser light emitted from the laser light source 6 passes through the
[0035]
The galvanometer mirror 8 is driven by the
[0036]
The scattered light from the protein existing in the anterior chamber of the
[0037]
The output signal from the
[0038]
The
[0039]
On the other hand, with respect to the optical configuration along the
[0040]
Incidentally, in order to determine the line of sight of the subject's
[0041]
An anterior segment image of the subject's
[0042]
Further, light directly reflected from the cornea of the
[0043]
The
[0044]
Here, the
[0045]
By the way, in the LFM measurement, the laser beam from the laser light source 6 needs to be constantly applied to a predetermined search area in the anterior chamber of the subject's
[0046]
In order to solve this problem, the LFM according to the present embodiment employs position control of the measurement
[0047]
That is, the output signals from the
[0048]
FIG. 2 is a block diagram showing in more detail the inside of the alignment
[0049]
The video signal output from the
[0050]
On the other hand, the video signal from the
[0051]
In FIG. 2, two similar circuit types are provided after the A /
[0052]
The outputs of the A /
[0053]
The averaging
[0054]
The address counters 35X and 35Y and the
[0055]
Numerical data output from the averaging
[0056]
Further, the outputs of the averaging
[0057]
Further, the output signals of the D /
[0058]
That is, the output signal from the split-
[0059]
Subsequently, the Z-axis
[0060]
The effect of this type of three-dimensional position control due to the eyeball fixation micro-movement of the subject's
[0061]
FIG. 3 is a diagram showing numerical data provided by the eigenvalue output means. In FIG. 3,
[0062]
FIG. 3A schematically shows numerical data of weighting for control in the X-axis (horizontal) direction, and FIG. 3B schematically shows numerical data of weighting for control in the Y-axis (vertical) direction. I have.
[0063]
In FIG. 3, numerical data are set as eigenvalues in three stages concentrically outward from the center of the image, which is the position determination point, with weights of ± 1 to ± 3. It is set and provided in advance as numerical data having a predetermined weight.
[0064]
These numerical data are individually averaged in the local region of the image corresponding to the anterior segment image (corneal image) of the subject's
[0065]
Specifically, in the direction setting, the direction is determined by weighting “+” and “−”, and in both the XY directions, the measuring
[0066]
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating a state in which an anterior eye image of the subject's
[0067]
The anterior
[0068]
That is, the locus of positioning of the cornea center of the subject's
[0069]
These image changes shown in FIGS. 4A to 4D are performed within a short time by driving the position adjustment motors in the X direction and the Y direction. Is automatically controlled while being adjusted by the predetermined weighting shown in FIG.
[0070]
Therefore, when the anterior
[0071]
In addition, in the case of FIGS. 3 and 4, if either one of the XY directions is far, the power for controlling the distant places in the XY directions becomes large, so that the alignment between the apparatus and the subject's
[0072]
In FIGS. 3 and 4, numerical data of ± 1 to ± 3 are schematically shown assuming simple settings defined by concentric weighting ranges. Needless to say, more complicated numerical data is set as an eigenvalue in accordance with the weight balance and the driving characteristics of the motor, and is used for the calculation.
[0073]
For example, as another example, control by weighting as shown in FIGS. 5 and 6 is also possible.
[0074]
FIG. 5A schematically shows numerical data of weighting for control in the X-axis (horizontal) direction, and FIG. 5B schematically shows numerical data of weighting for control in the Y-axis (vertical) direction. I have.
[0075]
In FIG. 5, in the X-axis direction, numerical data are set as eigenvalues in six steps toward the X-axis direction and weighted from −3 to +3, and in the Y-axis direction, six values are set in the Y-axis direction. Numerical data is set as eigenvalues with weights of -3 to +3 at the stage. Thus, the data is preset and provided as numerical data having a predetermined weight in the display image area. Also in this case, the power for driving the motor is small near the center of the image, and the power for driving the motor increases when the distance from the center of the image is increased.
[0076]
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically illustrating a state in which the anterior eye image of the subject's
[0077]
The anterior
[0078]
That is, the locus of positioning of the corneal center of the subject's
[0079]
Therefore, in the case of FIG. 5 and FIG. 6, since the image moves toward the image center by linear movement to the image center, the movement of the shortest distance is sufficient, and the time required for the movement can be reduced.
[0080]
Next, a mechanism for controlling the position of the measurement
[0081]
The subject supports his or her head via the
[0082]
On the other hand, the positioning and fine adjustment of the measuring
[0083]
The operations in these three directions are performed by the
[0084]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can improve the accuracy when performing automatic positioning of the measurement optical system with respect to the eye to be inspected, and can further improve the measurement accuracy, reproducibility, reliability, and operability as an inspection device. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser flare meter according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the inside of an alignment signal processing circuit according to the embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing numerical data provided by an eigenvalue output unit according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating a state in which an anterior segment image of the subject's eye according to the embodiment moves by the motor drive control of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing numerical data provided by eigenvalue output means according to another example of the embodiment.
6 is an explanatory diagram schematically illustrating a state in which an anterior eye image of an eye to be examined moves according to the motor drive control of FIG. 5 according to another example of the embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a position control mechanism in the XYZ directions according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Eye to be examined
2 Measurement optical system
3 Projection system optical axis
3S optical axis
4 Optical axis of light receiving system
5 Optical axis
6 Laser light source
7 Lens
8 Galvanometer mirror
8M galvanometer
9 Mirror
10 lenses
11,12 lens
13 Mask
14 Photoelectric detector
15 Filter
16 Flare measurement signal processing circuit
17 Display control circuit
18 Display device
19. Alignment signal processing circuit
20 Illumination light source
21 lenses
22 split mirror
23 lenses
24 lenses
25 CCD camera
26 Infrared filter
27 lenses
28 split type photodiode
29 Filter
30 Sync separation circuit
31X, 31Y A / D conversion circuit
32X, 32Y comparison circuit
33X, 33Y reference value generation circuit
34X, 34Y averaging circuit
35X, 35Y address counter
36X, 36Y ROM
37X, 37Y polarity judgment circuit
38X, 38Y motor drive circuit
39X, 39Y, 46 motor
40X, 40Y D / A conversion circuit
42 XY area determination circuit
43 Arithmetic circuit
44 Z axis control judgment circuit
45 Motor drive circuit
47 Outer frame
48 Anterior eye image
49 chin rest
50 forehead
51 Mobile platform
52 Stand
53 Joystick
54X, 54Y, 54Z rails
55X, 55Y, 55Z Gear
Claims (3)
前記照明光が前眼部で反射した反射光を受光する受光部と、
被検眼の眼球光軸に垂直な受光面における前記反射光の受光位置について、アライメントが完了する位置決定点からの距離に応じた所定の重み付けを付与した数値データを提供する固有値出力手段と、
前記受光部の前記反射光の受光位置信号に基づき前記固有値出力手段の数値データを加算平均する演算手段と、
前記演算手段の出力信号に基づいて前記受光位置が前記位置決定点に近づくにつれ前記所定の重み付けに応じて移動速度を調節しながら前記受光位置を前記位置決定点へ一致させるように測定光学系を自動的に移動する移動制御手段と、を備えたことを特徴とする眼科検査装置用オートアライメント装置。An illumination light source that irradiates illumination light to the anterior segment of the subject's eye from the front of the subject's eye,
A light-receiving unit that receives the reflected light reflected by the anterior segment of the illumination light,
For the light receiving position of the reflected light on the light receiving surface perpendicular to the optical axis of the eyeball of the eye to be examined, eigenvalue output means for providing numerical data given a predetermined weighting according to a distance from a position determination point at which alignment is completed,
A calculating means for averaging numerical data of the eigenvalue output means based on a light receiving position signal of the reflected light of the light receiving unit,
As the light receiving position approaches the position determining point based on the output signal of the calculating means, the measuring optical system adjusts the moving speed in accordance with the predetermined weighting so that the light receiving position matches the position determining point. An automatic alignment apparatus for an ophthalmic examination apparatus, comprising: a movement control unit that automatically moves.
前記眼科検査装置用オートアライメント装置によってアライメントが定められた後に測定を行う測定光学系と、を備えたことを特徴とする眼科検査装置。An auto alignment apparatus for an ophthalmic examination apparatus according to claim 1 or 2,
An ophthalmologic examination apparatus comprising: a measurement optical system that performs measurement after alignment is determined by the autoalignment apparatus for the ophthalmic examination apparatus.
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-
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- 2003-03-17 JP JP2003071894A patent/JP2004275504A/en active Pending
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